用于经由无线电线路对电子设备供电的方法和系统的制作方法

专利名称：用于经由无线电线路对电子设备供电的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明大致涉及对电子设备供电或充电的方法和系统。
技术背景最近的技术发展使得某些电子设备诸如笔记本电脑、便携式电话和 PDA (个人数字助理)能够操作各种多媒体应用。然而，这些新的多媒体 应用需要大量的电力来运转。不需要将电子设备插入电插座即可对这些电 子设备充电的系统是应对这一挑战的好的方案。任何此类设备，例如便携 式电话，无需连接至电源线便保持充分充电在便利性和安全性上有着显著 优点。发明内容一方面，提供配置成经由无线电频率线路提供电力至可充电设备的系 统。该系统包括发射机，该发射极配置成产生用于对可充电设备供电或充 电的基本未调制的信号。该系统还包括发射天线，该发射天线配置成接收 来自发射机的基本未调制信号，并发射基本未调制无线电频率(RF)信号 至可充电设备。另一方面，提供配置成经由无线电线路提供电力至可充电设备的系 统。该系统还包括第一发射机，该发射机配置成经由第一天线发射第一信 号用于对可充电设备供电或充电。该系统还包括第二发射机，该发射机配 置成经由第二天线发射第二信号用于对可充电设备供电或充电，其中第一 信号和第二信号的组合对可充电设备供电或充电。另一方面，提供经由无线电频率线路对可充电设备提提供电力的方 法。该方法还包括产生基本未调制信号的方法。该方法还包括基于基本未调制信号经由发射天线来发射基本未调制无线电频率(RF)信号至可充电 设备的方法。该方法还包括用基本未调制RF信号所传送的电力对可充电 设备供电或充电的方法。另一方面，提供经由无线电频率线路对可充电设备提供电力的方法。 该方法包括经由第一天线发射第一信号至可充电i殳备的方法。该方法还包 括经由第二天线发射第二信号至可充电设备的方法。该方法还包括用第一 信号和第二信号的组合所传送的电力对可充电设备供电或充电的方法。


图1示出了经由无线电线路对电子设备供电或充电的系统的一个示例 性实施例的概略图。图2A、 2B和2C示出了电信号的示例，该电信号可以被图1的发射 机12用于传输电力。图3示出了传达用于从天线携带和传送能量至设备的无线电频率信号 的系统的 一个示例性实施例的概况。图4为示出图1所示的可充电设备14的一个实施例的方块图。图5示出了经由无线电线路对设备供电或对电子设备充电的系统的另 一示例性实施例的概况。图6A、 6B和6C示出了两个同向(in-phase )信号如4可构造性地干涉 (interfere constructively )。图7为示出发射两个无线电频率信号对可充电设备同时供电或充电的 系统的实施例的方块图。图8为描述经由无线电线路，使用携带能量的无线电信号对电子设备 供电或充电的方法的流程图。图9为描述经由无线电线路，使用两个携带能量的无线电频率信号对 电子设备供电或充电的方法的流程图。图10为描述调节两个无线电频率信号之间的相差，使得它们同相地到 达电子i殳备的方法的流程图。
具体实施方式
以下的详细描述指向本发明的某些特定实施例。然而，本发明可以具
体表现在如权利要求所定义和覆盖的许多不同方法中。在这一说明书中对 附图进行引用，其中各图中相似部分用相同数字标明。词"示例性的"在这里指"例子、例证或例示"。这里描述为"示例 性"的任何实施例无需理解为比其他实施例更优选或更有利。披露了 一般涉及用于对诸如电池的电子设备便携式电源充电的方法 和系统的某些实施例。更具体地，这些实施例涉及经由无线电线路，诸如通过使用无线电频率(RF)波，提供电力给所述电子设备。图1示出了经由无线电线路对电子设备供电或充电的系统的示例性实 施例的概况。在示例性实施例中，系统包括一个或多个发射机12，每一个 发射机12与一个或多个发射天线18通信。图l示出一个或多个电子设备 14与一个或多个发射才几12通信。发射机12产生携带电力或能量的信号，通过连接发射机至天线的馈线 (未示出)将这些信号发送至发射天线18。在某些实施例中，携带电力或 能量的信号可以包括无线电频率(RF)信号。在一个实施例中，发射机 12可以包括无线电频率信号源和放大器。无线电频率信号源以指定的频率 产生限定功率的无线电频率信号。然后放大器放大信号源所产生的信号， 通过适合的接口 (例如RF电缆)将放大信号馈送至发射天线。在一个实施例中，发射天线18可以为全向天线或定向天线。全向天线 基本上向天线的周围发射无线电信号，而定向天线将无线电信号集中在特 别的角度，例如小于180度的角度。天线所提供的信号角度覆盖范围通常 用波速宽度来衡量。在另一实施例中，希望使用定向天线作为发射天线18， 诸如带有在0.1-20度之间的波速宽度的定向天线。例如，可以在大约0.05 度、0.1度、0.2度、0.25度、0.3度、0.5度、0.75度、1度、2度、3度、 4度、5度、6度、7度、8度、9度、10度、11度、12度、13度、14度、 15度、16度、17度、18度、19度或20度或更多处选择波速宽度。此夕卜， 发射天线18选择成在适当增益内所发射的信号的频率处运转。在某些实施例中，希望选择具有高功率增益的天线作为发射天线18， 使得传输足够的电力至可充电设备14(参见图1)。在一个实施例中，发射 天线18的功率增益可以为大约5分贝、6分贝、7分贝、8分贝、9分贝、 IO分贝、ll分贝、12分贝、13分贝、14分贝、15分贝或16分贝(dBd) 或更多。在这一文件中，dBd术语描述波速中心处功率密度相对其他可比 半波偶极子天线功率密度的公知对数比。当使用带有12分贝功率增益的天
线时，例如，发射天线18可以集中它所接收的信号，使得功率增益为来自 简单的半波偶极子天线的功率增益的大约16倍。如上述提到的，发射天线18接收来自发射机12的携带功率或能量的 无线电频率信号，经由无线电线路16将这些信号发射至电子设备14。电 子设备14可以为包括媒体播放机、个人数字助理(PDA )、便携式电脑(例 如个人笔记本电脑)、移动电话或便携式电话、时钟、电子显示器或利用 任选自诸如可充电电池的可携带放射源的电力的其它任何设备中的至少 一个的任何可充电设备或不可充电设备。典型系统的说明和使用所接收的 能量对电子设备14供电或充电的方法至少可以在美国专利申请第 2005/0194926号和美国专利第6,127,799号和第7,012,405号中找到，这些 在此作为参考并入。图2A、 2B和2C示出了可以被图1的发射机12用来传输电力的信号 波形的示例。图2A为纯(例如基本未调制)正弦波信号的二维图形。纵 轴表示纯正弦波信号的幅值而横轴表示时间。对于这里所讨论的波形的任 何一种，根据上下文，幅值可以表示电压(以伏特衡量)、电场强度(以 伏特每米衡量)、电流(以安培衡量)或磁场强度(以安培每米衡量)。如 所示，纯正弦波信号为时间的周期函数。图2B为方波信号的二维图形。 纵轴表示方波信号的幅值而横轴表示时间。如所示，方波信号为时间的周 期函数。图2C为调频正弦波信号的二维图形。纵轴表示调频正弦波信号 的幅值而横轴表示时间。调频正弦波信号示为时间的周期函数。在图2C 中，0-^期间的调频信号的频率不同于t-t2期间的频率。其它波形的信 号包括例如连续波(CW)单频信号、调制正弦波信号而不是图2C所示的 调频信号，其它周期信号也可以用于携带和发送电力至电子设备14 (参见 图1)。应当注意，调制指的是变化载波信号(例如正弦信号)的可测量特性 (诸如幅值、频率或相位或者它们的一些组合)以传达信息的过程。由此 引起的变化信号称为调制信号。在某些实施例中，发射机12配置成产生基本未调制信号，经由无线电 线路16以携带充电能量(参见图1)。基本未调制信号的示例可以为但不 局限于图2A中如上所示的纯正弦波信号。在一个实施例中，纯(例如基 本未调制)正弦波信号用于携带和发送充电电力。纯正弦波信号的特点是 集中在基本单一的基频上的相对窄的带宽。在另一实施例中，其它周期波 信号诸如方波信号、脉冲信号、三角信号、锯齿信号或不规则信号由基本
正弦波(base sinusoidal wave)组成，可以4吏用至少 一种i皆波正弦波 (harmonic sinusoidal wave)。通常，基本正弦波信号具有最低频率,称 为基本频率，其通常具有最大幅值。谐波正弦波信号具有基本频率的整数 倍的频率以及通常具有小于基本正弦波信号的幅值。因为其它周期波信号 包括至少一种谐波正弦波信号，它们具有比纯正弦波信号宽的带宽。诸如 图2C所示的一个信号的调频(FM)正弦信号还具有比纯正弦波信号更宽 的带宽，由于它包含基本不同频率的正弦波。使用纯正弦波信号来携带能 量提供许多优于其他类型信号之处，因此，在某些实施例中优于其它替代 物被选择。在一个实施例中，使用纯正弦信号，发射机12可以有利地达到高的电 力传输效率。第一，纯正弦波信号具有窄的频率带宽，这使得天线和其它 设备在频率方面被精确匹配以及达到高的电力传输效率。第二，传输波束 的单频纯度使能准直传输、限制波束发散性以及导致高的电力传输效率。另一示例为使用纯正弦波信号来简化系统设计以及降低制造成本，因 为不需要调制。进一步地，使用纯正弦波信号将干扰效应保持为最小值， 因为纯正弦波信号具有窄的频率带宽。可以在任何所希望的频率处选择用于传送能量的信号，适合于携带和 发送功率的功率电平足以对可充电设备14充电。 一般地，示例性的无线电 频率信号具有3MHz到30GHz之间的频率。例如，用于传送能量的信号 可以为大约30MHz、 40MHz、 50MHz、 60MHz、 70MHz、 80MHz、 90MHz、 100MHz、 200MHz、 300MHz、 400MHz、 500MHz、 600MHz、 800MHz、 900MHz或lGHz的频率。许多因素，技术的和非技术的，诸如FCC所允许的人体RF暴露，可 以影响寻找用于信号携带和传送电力的频率的搜索。例如，还希望接收天 线的等效隙宽会很大。天线的有效隙宽在低频率处显著增加，因为它与波 长的平方成正比。因此，传送的电力增加。用平方米来衡量的天线的等效 隙宽为来自输入无线电波的、由天线所接收的功率(瓦特)与该波的功率 密度(瓦特每平方米)的比值。使用较低的频率给我们较大的有效隙宽， 但另一方面，在较低频率处，接收天线的尺寸，诸如偶极天线，对于诸如 手机的应用，可能成为麻烦。在一个实施例中，可以选择带有lGHz到 40GHz之间的频率的信号，优选地在12GHz到36GHz。在另一实施例中， 可以选择带有30MHz到300MHz之间的频率，优选地为88MHz到 108MHz。在世界范围内用于FM广播的频带的范围从88MHz到108MHz。
这一频带分成带有200kMZ空间的100个频道。由于本发明所涉及的传输 不会干扰现存的FM频道，申请作为频道间的空间中的单频传输的双重使 用是可行的。例如，这里所讨论的传输可以在100.2MHz频率处进行，其 与相邻频道100.1MHz和100.3MHz的每一个相距100kHz。图3示出了传达用于从天线携带和传送能量至设备的无线电频率信号 的系统的一个示例性实施例的概况。在示例性实施例中，发射天线18发送 纯正弦波无线电频率信号17至可充电设备14的接收天线148。发射天线 18可以为定向天线或全向天线。无线电频率信号17可以为调制信号或基本未调制信号。在某些实施例 中，无线电频率信号17为基本未调制。由于系统中的缺陷，信号在其幅值、 频率或相位上可以有小的偏差，对本发明而言，这不会严重降低其实用性。 在其它实施例中，出于发射机的合法识别的目的或者为了鉴别哪一个发射 机产生用于安装、调整或故障诊断的特定无线电信号，希望有时简单地、 有意地调制信号的幅值、频率或相位。在某些实施例中，FCC或者其它政 府机构可以要求无线电广播发射机的合法鉴别。例如，可以依靠无线电信 号传输中短暂的连续中断来实现合法鉴别，以提供表示该发射机的呼号的 莫尔斯电码。在示例性实施例中，使用纯正弦波无线电频率信号17。接收天线148分别地包括在图1所示的发射机14中。替代地，接收天 线148可以外部地连接至可充电设备14。在可充电设备14具有用于数据 通信的天线的情况下，接收天线可以与用于数据通信的天线为同 一天线， 也可以为不同天线。在某些实施例中，接收天线148配置成全向天线，因 此允许使用者将可充电设备放置在多个方向中的一个。结合图4,将进一 步地详细描述可充电i殳备14。无线电频率信号(也称为电磁波)是由电场波和磁场波产生的合成横 向辐射波。当天线的两部分之间，例如偶极天线的两个导电棒部分存在电 压差时产生电波或电压波(以伏特/米衡量电场E )。当电流经过天线的任 何部分，例如电流沿偶极天线中的两个棒的长轴流动时，产生磁波或电流 波(以安培/米衡量磁场H)。电场E和磁场H的产物给出无线电频率波 的功率密度(以瓦特/米2衡量)。 一般地，电磁波的极化(polarization) 指的是电磁波的电场组元的空间定向。天线的极化指的是天线所发射的电 磁波的极化。当接收天线的极化方向平行于输入的电磁波的电场定向，相 比于天线的其它定向，从电磁波发送最大电力至天线。在至少美国专利第 5,936,575号中披露了无线电波的极化的概念，此处作为参考并入。
在某些实施例中，发射天线18的极化和接收天线148的极化排成直线， 用于最大电力传输。由于希望允许使用者将可充电设备14放置在所希望的 定向上，发射天线18的极化可以通过转动无线电频率信号17的电场来调 整，适于匹配排列。在一个实施例中，发射天线18和接收天线148均为定向天线，使得建 立固定的点对点无线电线路用于传输。图4为示出图1所示的可充电设备14的一个实施例的方块图。设备 14可以包4舌接收器单元142和可充电电池146。可充电电池146可以为配 置成供应电力至可充电设备14的任何电力储能单元。接收器单元142配置 成接收携带充电功率的信号以及用所接收的功率对可充电电池146充电。 尽管在示例性实施例中接收器单元142可以被集成进可充电设备14中，接 收器单元142可以为独立单元，通过无线或电缆可以将其连接至各种类型 的可充电设备14以及通过无线或电缆所建立的线路,将可充电能量发送至 可充电i殳备14。可充电设备14包括接收天线148，其采集一些由发射天线18所发射 的定向无线电频率功率(参见图1)以及传送这些AC信号至整流器152。 然后整流器152将来自接收天线148的AC电能转换为单向脉冲信号和/ 或最终转换成为适合于对可充电电池146充电的DC信号。示例性整流器 152可以包括特征是低阻挡层电压或阈值电压(即低功率整流器)的基于 锗的整流器，适于如果接收低电平信号就允许激活整流器152。整流器还 可以用硅、砷化镓以及其他半导体材料制造。整流器152的特征还可以是 无源RF功率传感器，适于整流器152使用来自可充电设备14的功率。在一个实施例中，接收器单元142包括电压调节器154。电压调节器 154可以与整流器152结合或者除整流器152以外，适于在预定的电平 调节或限制供应至可充电电池146的电压。当可充电i殳备14的物质运 动引起接收天线148所接收的信号电压显著变化时，电压调节器154可 以显著地运转。这一变化可能是由于自发射天线18到接收天线148的 几何信号路径中的变化。在一个实施例中，接收单元142还可以包括一对二极管144和156， 这允许可充电电池146通过无线充电单元158或接收天线148所接收的 信号充电。无论何时无线充电单元经由无线连接至诸如标准AC电源出 口的AC电源，可充电电池146通过无线充电单元158充电。当无线充 电单元不提供充电电力时，可充电电池可以通过接收天线148所接收的
信号充电。可以在诸如行动电话的多数可充电电子设备找到无线充电单元158的示例。在一个实施例中，接收器单元14还可以包括用于检测在接收天线 148处所接收的信号的功率密度的信号功率探测器162。信号功率探测 器可以直接连接至接收天线148、连接至整流器152或调节器154。在 一个实施例中，信号功率探测器162被连接成适于探测来自整流器152 的信号输出。如结合图7所述，然后发射天线164发射表示接收至发射机12的 充电信号的功率密度的信号(参见图1)。发射天线可以为定向天线或全 向天线。发射天线164可以与接收天线148组合或与接收天线148分隔 开。在可充电设备14具有用于无线电通信的情况下，发射天线164可 以与用于数据通信的天线为同一天线，也可以为不同天线。许多其他替 代装置适于输送报告传送无线电信号强度的信号。例如，这一信息可以 依靠可见光线或不可见光线(红外光线或紫外光线)、依靠人类可听到 的或听不到的声音信号或听觉信号或者依靠连接线来报告。一示例性实施例的示意概况:'在^一实施例中，系:统t括分别耦连至至少两个发射天线18a和18b的至少两个发射机(图中未图示)，每一发 射机传达用于携带和传送能量的基本未调制无线电频率信号以充电电 子设备。第一发射天线18a发送第一无线电频率信号17A至可充电设备 14的接收天线148。第二发射天线18b发送第二无线电频率信号17B至 接收天线148。这些无线电频率信号17A和17B可以选为类似涉及图 2A、 2B和2C的用于传输上述所讨论的充电功率。这些无线电频率信 号17A和17B可以为调制信号或基本未调制信号。在这一示例性实施 例中，使用纯正弦波无线电频率信号17A和17B。在其它实施例中，可 以使用超过两个的发射才几，例如可以同时4吏用3、 4、 5、 6、 7、 8、 9、 IO或更多的发射机。在某些实施例中，希望第一信号17A和第二信号17B基本同相到 达接收天线148,以使可充电设备14所接收的电力最大化并实现高效率 的动力传送。当两个信号具有大约0度的相差时，它们据说是同相。在 一个实施例中，除了当由接收天线18a和18b接收时，两个信号之间有 相位偏移外，第一信号17A和第二信号17B基本相同。可以计算相位 偏移，使得第一信号17A和第二信号17B在由其各自的发射天线传输 后穿过不同的无线电线路，以大约0度的相差到达接收天线148。在另 一实施例中，第一基本未调制信号17A和第二基本未调制信号17B为 相同角频率的纯正弦无线电频率信号。图6A、 6B和6C示出了两个同相信号如何相干叠加。图6A和图6B 示出两个相同正弦无线电频率信号，其中信号的幅值为时间的周期函数。 每一信号的幅值表示信号所产生的电场的强度。当到W目同点时，这两个 信号相互干扰。图6C示出了这一干扰的结果信号。如图6C所示，结果信 号具有的幅值是如图6A和图6B所示的每一原始信号的幅值的两倍。由于 无线电频率信号的功率密度与电场强度的平方成正比，图6C中的信号的 功率密度是单独考虑图6A和图6B中所示的两个信号的任何一个的功率的 四倍。尽管在示例中使用正弦信号，对于其它类型的调制信号或基本未调 制信号，可以产生类似的结果。同样地，尽管图6A和图6B所示的示例性 信号相同，它们并不必须为了相互相干叠加而为相同幅值。图7是示出传输两个无线电频率信号以同时对可充电设备供电或充电 的系统的实施例的方块图。系统31包括产生共用时钟信号并发送时钟信号 至控制器34的时钟信号发生器32。在一个实施例中，时钟信号发生器32 可以是振荡器。控制器34可以有各种实施例。在一个实施例中，控制器 34为处理器，其可以为任何适合的通用单片微处理器或多片微处理器，或 者任何适合的诸如数字信号处理器、微控制器或可编程门阵列的特殊用途 微处理器。和传统的一样，处理器可以配置成执行一个或多个程序指令。根据共用时钟信号，通过发射机12a和12b,控制器34协调产生两个 无线电频率信号17A和17B，使得两个信号在共同时帧上。每一发射机连 接至各自的发射天线，该天线将所接收的无线电频率信号传输至可充电设 备14。然后到达可充电设备14的无线电频率信号17A和17B相互干扰并 产生组合信号。然后可充电设备14接收组合信号中携带的能量。无线电频 率信号17A和17B的特性可以与图5中所讨论的信号17A和17B的特性 类似。信号17A和17B分别经过它们各自的路径传播到可充电设备14。因 为信号17A和17B所采用的路径通常不同，这些信号从发射天线17A或 17B传播至可充电设备14所花费的时间可以不同。因此，即使由发射天线 12a和12b发射的信号17A和17B带有0度相差，当到达可充电设备14 时，信号17A和17B之间可能有相差。这一相差至少部分地根据发射天线 12a、 12b和可充电设备14之间的路径的长度而变化。控制器34可以引起
发射机12a和12b在信号17A和17B之间引入相位偏移以补偿由在不同的 路径传播所引入的相差，使得这些信号基本同相地到达可充电设备。在某些实施例中，控制器34能够追踪可充电设备14的可充电信号的 信号强度。如上述所讨论的，可充电设备14可以包括信号功率探测器162 和发射天线164 (参见图4 )。信号功率探测器162检测可充电设备14所接 收的充电信号的信号强度，经由发射天线164发送表示这一信号强度的反 馈信号。系统31还包括连接至接收器36的接收天线38。接收天线和接收 器36接收表示可充电设备14处的信号强度的信号，将相同信号前推至控 制器34。如已经注意到的，从设备到控制器的信号可以用光、声或除无线 电外的其它方法来实现。在某些实施例中，发射天线处的信号17A和17B之间的相位偏移的合 适值可以通过在一个范围内以递增的方式调节相位偏移以及监视可充电 设备所接收的充电信号的相应信号强度来确定。在一个实施例中，除了这 些信号被发射前这些信号之间有相差之外，无线电频率信号17B与无线电 频率信号17A相同。在一个实施例中，来自可充电设备14的反馈信号还用于调节发射天线 18a和18b的极化，使得其极化与接收天线148的极化排成直线(参见图 3)。如有关图3的讨论，当两个天线的极化相互排成直线时，发射天线和 接收天线之间的动力传送最大化。通过转动发射天线18a的电磁波的电场 的定向，控制器34以递增的方式调整发射天线18a的极化，例如，从0 度到卯度。监控来自设备14的反馈信号以确定在哪个角度达到最大动力 传送。起先，可以以诸如10度的增量调整角度以找到近似最优角度。 一旦 确定近似最优角度，可以以诸如0.5度的增量调整角度以找到更加接近最 优角度的角度。一旦调整发射天线18a的极化以匹配接收天线148的极化， 可以重复相同过程以调整诸如18b的其它发射天线的极化。有很多方法调整天线的极化。在一个实施例中，受控制器34所发送的 信号控制，发射天线12a和12b机械地可转动。在另一实施例中，发射天 线12a和12b的每一根包括垂直设置的发射元件和水平设置的发射元件。 通过以递增的方式划分和反转施加在垂直设置的发射元件和水平设置的 发射元件之间的天线上的电压，天线的极化可以从O度到90度调整。应当理解，排列发射天线的极化与接收天线的极化的方法的上述实施 例可以并入图3所示的实施例中。图8为描述经由无线电线路，使用携带能量的无线电频率信号对电子 设备供电或充电的方法的流程图。使用如有关图1、图3和图4所述的用 于对电子设备充电的系统来执行该方法。该方法在方块810处开始，其中发射机12产生电信号并发送同一信号 至天线18(参见图1)。如图l所述，天线18可以为定向的或全向的。接 下来在方块820处，天线18接收电信号并发射无线电频率信号至可充电设 备14(参见图1)。有关图2A、图2B和图2C,以上讨论了无线电频率信 号。无线电频率信号可以为调制的或基本未调制的。无线电频率信号可以 是单频的。在一个实施例中，无线电频率信号可以为纯正弦波信号。转到方块830处，可充电设备14的接收天线148接收无线电频率信号 并将信号转换为电AC信号。接下来在方块840处，整流器152将电AC 信号转换为功率信号。功率信号能够为脉动单向信号或适合于对设^^提供 功率和/或对可充电电池充电的DC信号，如图4所讨论的。接下来在方块850处，必要时，电压调节器154调节功率信号的电平， 如图3所述。应当理解，在某些实施例中可以取消方块850。最后在方块 860处，施加功率信号以对可充电设备14的可充电电池146充电，如图3所迷。图9是描述经由无线电线路，使用两个携带能量的无线电频率信号对 电子设备供电或充电的方法的流程图。使用如图5、图6和图7所述的用 于对电子i殳备充电的系统来执4亍该方法。该方法在方块910A处开始，其中第一发射机12a产生第一电信号并 发送信号至第一天线18a。接下来在方块920A处，第一天线18a接收第一 电信号并发射第一无线电频率信号17A至可充电设备14。类似地，该方法 提供方块910B和920B，方块910B和920B基本上与方块910A和920A 同时执行。在方块910B和920B处，第二发射机12b和第二天线18b发射 第二无线电频率信号17B至可充电设备14。发射机、天线和RF信号与图 5、图6和图7所述的相同。接下来在方块930处，可充电设备14接收第一 RF信号和第二 RF信 号的组合信号。在方块940、 950、 960和970,所接收的组合RF信号用 于对设备14充电，与图8的讨论类似。图IO是描述调节两个无线电频率信号之间的相差的方法的流程图，使 得它们同相到达电子i殳备。在示例性方法中，发射天线18a和18b处的信 移并监控可充电设备所接收的充电信号的相应信号强度。使信号17A和 17B能够同相到达可充电设备14的相位偏移对应于可充电设备14处的最 高信号强度或接近最高信号强度。在示例性实施例中，该方法应用在图7 所示的发射两个RF信号对可充电设备充电的系统31中。该方法在方块1010处开始，其中天线18a和18b接收两个来自发射 机12a和12b的电信号，并将两个无线电频率信号发射至可充电设备14 (参见图7)。在方块1020处，可充电设备14接收组合的两个无线电频率 信号。接下来在方块1030处，信号功率探测器162检测可充电设备14处 所接收的信号功率p ( T )(参见图7 )。然后设备14的发射天线164发送 表示所测量的信号功率的反馈信号至控制器34。转到方块1040，经由接收 天线38，接收器36接收反馈信号，并发送涉及所测量信号功率的信号至 控制器34。如之前所指出的，可以使用除无线电之外的其它替代方法来输 送这一反馈信号。在方块1050处，控制器34确定是否已经达到最优相位偏移，例如， 组合RF信号的最大信号强度是否已经由可充电设备14所接收。最优相位 偏移是使得两个无线电频率信号18a和18b基本同相地到达可充电设备14 的相位偏移。在这一方块1050中，p (T)代表当前功率测定，p(T-l) 代表紧接p (T)前的测定，p (T-2)代表紧接p (T-1)前的测定。如 果前一功率测定p (T-1)大于它在时间顺序上紧邻的邻居p (T-2)和 p(T)，则控制器34将推断在前一测量的期间已经达到最优相位偏移。在 一个实施例中，如果p (T)大于或者等于p (T-2)和p (T)这两者， 则在前一测量期间，控制器34可以推断已经达到最优相位偏移。对于初始 的两个测定，由于p (T-1)和p (T-2)中的至少一个是不可得的，控 制器34配置成推断没有达到最优相位偏移。例如，如果它们的任何一个无 法得到时，可以赋予p (T-1)和p (T-2) 0缺省值。如果已经达到最 优相位偏移，方法进入方块1080， i中这两个发射天线18a和18b根据前 一的相设置(phase setting)继续发射这两个无线电频率信号。在某些实 施例中，在方块1050处，如果当前测定信号功率超过预定值或期望值，例 如，信号功率值可以机械地评估，控制器34可能停止相位调整。如果在方块1050处，控制器34确定p[t-1不大于p[t和p[t-2],该 方法转到方块1060。在方块1060处，控制器1060存储当前相位"没置以及 后来用到的相应的测定信号。接下来在方块1070处，控制器调节用于这两
个无线电频率信号的相位设置。在一个实施例中，当调节另一个无线电频 率信号时，无线电频率信号的相位保持为常量。无线电频率信号的相位可以以例如10度的增量增加。依靠相位调整所需达到的精确度，增量可以为大或者为小。在某些实施例中，当用户移动时可充电设备14可以移动，因此，需要 控制器34来时不时检查这两个无线电频率信号18a和18b是否同相。在 控制器34发现正确的相位设置并如方块1080所示，在该相位设置继续发 射这两个无线电频率信号，该方法转到方块1080，其中控制器34检查自 控制器34结束最后的相位调节起，预定长度T0(例如1、 2、 5、 IO或更 多分钟)的时间期间是否经过。如果答案为否定，该方法返回至方块1080。 如果答案为肯定，方法转到方块1030,其中控制器34开始新一轮相位调 整。前述说明细述了本发明的某些实施例。然而，应当理解，本发明可以 用多种方式实践。例如，尽管这里描述了可使用的方法用于在设备接收天 线处优化电磁波的相位和极化，还有很多其它可应用于本发明而无需背离 本发明的范围和精神的优化方法。应当注意，当描述本发明的某些特征或 方面时，特定术语的使用并不是意味着这里重新定义术语以将术语限制为 包括与该术语相关联的本发明的特征或方面的任何特定特性。尽管参考特 定示例性实施例已经描述了本发明，很显然，可以作出针对这些实施例的 各种修改和变化而无需背离本发明的更广泛的精神。据此，所述书面说明， 包括任何附图，被认为是说明性的而不是限制性的。
权利要求
1. 一种配置成经由无线电频率线路提供电力至可充电设备的系统，所述系统包括配置成产生用于对所述可充电设备供电或充电的基本未调制信号的发射机；和配置成接收来自所述发射机的所述基本未调制信号并发射基本未调制无线电频率(RF)信号至所述可充电设备的发射天线。
2. 如权利要求l所述的系统，其中所述发射天线包括配置成经由 定向路径发射所述基本未调制无线电频率信号至所述可充电设备的定 向天线。
3. 如权利要求2所述的系统，其中所述定向天线的波束宽度在0.05 度和20度之间。
4. 如权利要求l所述的系统， 基本单频信号。
5. 如权利要求l所述的系统， 上由基本单频信号组成。
6. 如权利要求l所述的系统， 本单频信号组成。
7. 如权利要求4所述的系统，之间。
8. 如权利要求l所述的系统, 正弦波。
9. 如权利要求l所述的系统， 弦波组成。其中所述基本未调制RF信号包括 其中所述基本未调制RF信号实质 其中所述基本未调制RF信号由基 其中所述单频在88 MHz和108 MHz 其中所述基本未调制RF信号包括 其中所述基本未调制RF信号由正
10.如权利要求l所述的系统，其中所述基本未调制RF信号实质上由正弦波组成。
11. 如权利要求l所述的系统，其中所述基本未调制RF信号包括 基本无信息的RF信号。
12. 如权利要求l所述的系统，其中所述基本未调制RF信号基本 上包括栽波信号。
13. 如权利要求1所述的系统，其中所述可充电设备包括便携式设备。
14. 如权利要求1所述的系统，其中所述可充电设备包括以下设备 中的至少一个媒体播放器、个人数字助理、便携式电脑、移动电话 或便携式电话、时钟和电子显示器。
15. 如权利要求1所述的系统，其中所述可充电设备还包括充电接 收天线。
16. 如权利要求15所述的系统，其中所述发射天线的极化被调节 以匹配所述充电接收天线的极化。
17. 如权利要求16所述的，统，其中由所述接收天线所、发射"所 匹配。
18. —种配置成经由无线电频率线路提供电力至可充电设备的系 统，所述系统包才舌配置成经由第一天线传输第一信号用于对所述可充电设备供电或 充电的第一发射机；和配置成经由第二天线传输第二信号用于对所述可充电设备供电或 充电的第二发射机，其中所述第一信号和所述第二信号的组合对所述可充电设备供电 或充电。
19. 如权利要求18所述的系统， 一个包括定向天线。
20. 如权利要求19所述的系统, 0.05度和20度之间。
21. 如权利要求18所述的系统, 个包括基本未调制RF信号。
22. 如冲又利要求18所述的系统, 个由基本未调制信号RF信号组成。
23. 如权利要求18所述的系统， 个包括基本单频信号。
24. 如权利要求18所述的系统， 个实质上由基本单频信号组成。
25. 如冲又利要求18所述的系统， 个由基本单频信号组成。
26. 如4又利要求25所述的系统，之间。
27. 如权利要求25所述的系统， MHz之间。
28. 如冲又利要求18所述的系统， 个包括正弦RF信号。
29. 如权利要求18所述的系统， 个实质上由正弦RF信号组成。其中所述第一和第二天线中的每 其中每一定向天线的波束宽度在 其中所述第一和第二信号的每一 其中所述第一和第二信号的每一 其中所述第一和第二信号的每一 其中所述第一和第二信号的每一 其中所述第一和第二信号的每一 其中所述单频在30 MHz和3 GHz 其中所述单频在88 MHz和108 其中所述第一和第二信号的每一 其中所述第一和第二信号的每一
30.如权利要求18所述的系统，其中所述第一和第二信号的每一 个由正弦RF信号组成。
31. 如权利要求18所述的系统， 一个包括基本上无信息的RF信号。
32. 如权利要求18所述的系统, 一个基本上包括RF载波信号。其中，所述第一和第二信号的每 其中，所述第一和第二信号的每
33. 如权利要求18所述的系统，其中，所述可充电设备包括以下 便携式设备中的至少一个媒体播放器、个人数字助理、便携式电脑、 移动电话或便携式电话、时钟和电子显示器。
34. 如权利要求18所述的系统，其中所述第一和第二信号的组合 的幅值高于所述第一和第二信号的至少一个的幅值。
35. 如权利要求18所述的系统，其中在所述可充电设备的位置处 所述第一信号和所述第二信号之间的相差基本上为0度。
36. 如权利要求35所述的系统，其中，所述可充电设备还包括充 电接收天线，还包括控制器，所述控制器配置成调节所述第一信号和所 述第二信号之间的所述相差，使得在所述充电接收天线的位置处所述第一信号和第二信号之间的所述相差基本上为0度。
37. 如权利要求36所述的系统，其中所述控制器基于所述可充电 设备所发送的反馈信号来调节所述相差，所述反馈信号表示所述第一和 第二信号的所述组合的功率。
38. 如权利要求18所述的系统，其中所述可充电设备还包括充电 接收天线。
39. 如权利要求38所述的系统，其中所述控制器配置成将所述第 一天线和所述第二天线的极化调节为基本上匹配所述充电接收天线的 极化。
40. 如权利要求39所述的系统，其中所述第一和第二天线的每一 个的所述极化表示所述第一和第二信号的每一个的所述电场组元的定 向。
41. 一种经由无线电频率线路提供电力至可充电设备的方法，所述 方法包括产生基本未调制信号；和基于所述基本未调制信号，经由发射天线发射基本未调制无线电 频率(RF)信号以对所述可充电设备供电或充电。
42. 如权利要求41所述的方法，其中所述发射天线包括定向天线， 所述定向天线配置成经由定向路径将所述基本未调制无线电频率信号 发射至所述可充电设备。
43. 如权利要求41所述的方法， 括正弦波信号。
44. 如斥又利要求41所述的方法, 基本单频信号组成。
45. 如斥又利要求41所述的方法， 本上包括载波信号。其中所述基本未调制RF信号包 其中所述基本未调制RF信号由 其中所述基本未调制RF信号基
46. 如权利要求41所述的方法，还包括用由所述基本未调制RF 信号所传送的电力对所述可充电设备供电或充电。
47. 如权利要求41所述的方法，其中所述可充电设备还包括充电 接收天线，还包括将所述发射天线的极化调节为匹配所述充电接收天线 的极化。
48. —种经由无线电频率线路提供电力至可充电设备的方法，所述 方法包括经由第一天线发射第一信号至可充电设备； 经由第二天线发射第二信号至所述可充电设备；和 以所述第一信号和所述第二信号的组合所传送的电力对所述可充 电设备供电或充电。
49. 如权利要求48所述的方法，还包括组合所述第一信号和所述 第二信号以对所述可充电设备充电。
50. 如权利要求48所述的方法，还包括调节所述第一信号和所述 第二信号之间的相差，使得在所述可充电设备的位置处所述第一信号和 所述第二信号之间的所述相差基本上为0度。
51. 如权利要求48所述的方法，其中所述第一和第二天线的每一 个包括定向天线。
52. 如权利要求48所述的方法，其中所述第一和第二信号的每一 个包括正弦波。
53. 如权利要求48所述的方法，其中所述第一和第二信号的每一 个包括基本未调制信号。
54. 如权利要求53所述的方法，其中所述基本未调制信号由基本 单频信号组成。
全文摘要
本发明提供用于经由无线电频率线路提供电力至可充电设备的方法和系统。在一个方面，经由无线电频率线路提供电力至可充电设备的方法包括产生基本未调制信号。所述方法还包括根据所述基本未调制信号，经由发射天线发射基本未调制无线电频率(RP)信号至所述可充电设备。所述方法还包括用所述基本未调制RF信号传送的电力对所述可充电设备供电或充电的方法。
文档编号H04B7/00GK101401322SQ200780008636
公开日2009年4月1日 申请日期2007年1月18日 优先权日2006年1月18日
发明者奈杰尔·P·库克, 理查得·C·莱维纳 申请人:奈杰尔电力有限公司